Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện công suất: 200 MW

6392 HT N4 Đồ án môn học nhà máy điện - 40 - ta lấy: I''N4 =25,77 (kA) 4.4.6).Lập sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại điểm N5’ Trong trường hợp MBA TN B1 và máy phát F1 nghỉ ta có sơ đồ thay thế như sau: Điện kháng các nhánh tương đương đã được xác định: X20 = X1 + X3 = 0,0683 + 0,14 = 0,2083 Ghép F3,4 ta đã có: X16 = 0,1915 Tiếp tục biến đổi Y(16;20;5) → ∆ thiếu (40,41): X40 = X5 + X20 + 9515,0 1915,0 2083,0.356,0 2083,0356,0 . 16 205 =++= X XX X41 = X5 + X16 + 8747,0 2083,0 1915,0.356,0 1915,0356,0 . 20 165 =++= X XX Ghép song song F2 và F3,4 ta được: X42 = X9 // X 41 = 0,1732. Cuối cùng biến đổi tiếp Y(10;40;42) → ∆ thiếu (43,44) ta được sơ đồ đơn giản nhất với: X43 = X10 + X40+ 6658,2 1732,0 9515,0.264,0 9515,0264,0 . 42 4010 =++= X XX Hình 3.13 F4F3 X9/0.216 X7/0.216 X12/0,167 X5/0.356 X3 / 0.14 X11/0,167 X10/0.264 X6/0.216 Xd/0,0416 XHT/0,0267 HT F2 N5 Đồ án môn học nhà máy điện - 41 - X44 = X42 + X10+ 4852,0 9515,0 264,01732,0264,01732,0 . 40 1042 =++= x X XX Hình 3.14 Qui đổi điện kháng tính toán về hệ tương đối định mức ta có: Xtt43 = X43. cb dmHT S S = 2,6658. 100 2100 = 55,9818 >3 Xtt44= X44. cb Fdm S S Σ = 0,4852. 100 5,187 = 0,91 Thành phần dòng ngắn mạch do phía HT truyền đến điểm ngắn mạch N5 là: I''HT = I∞HT = cb dmHT tt U S X .3 1 43 = 5,10.3 2100. 9818,55 1 = 2,06 (kA). Tra đường cong tính toán ta được của nhà máy nhiệt điện tương ứng với: Xtt44 = 0,91 ta được: I∞NM = 1,23; I''NM = 1,19 Thành phần dòng ngắn mạch do phía nhà máy truyền đến điểm ngắn mạch : I∞NM = )(681,12 5,10.3 5,187.23,1 kA= ; I''NM = )(268,12 5,10.3 5,187.19,1 kA= Vậy các thành phần dòng điện ngắn mạch tại N5: I∞N5 = I∞HT + I∞NM = 2,06 + 12,681 = 14,741(kA). I''N5 = I''HT + I''NM = 8,604 + 15,98 = 14,328 (kA). Trị số dòng điện xung kích tại điểm N5 là: iXK5 = 2 .KXK.I''N5 = 2 x1,8x14,328 = 36,473 (kA). 4.4.7).Lập sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại điểm N6’ Đối với mạch tự dùng ta có thể dễ dàng tính được dòng ngắn mạch theo công thức: I’’N6 = I’’N4 + I’’N4’ = 24,584 + 25,77 = 50,354 (kA). Trị số dòng điện xung kích tại điểm N6 là: F 2,3 ,4 X4 4 /0.48 52 X 4 3 /2,66 58 HT N5 Đồ án môn học nhà máy điện - 42 - iXK6= 2 .KXK.I''N6 = 2 x1,8x50,354 = 128,18 (kA). 4.5) Phương án II 4.5.1) Sơ đồ đặt điểm ngắn mạch để chọn khí cụ điện: ( hình 3.15) 4.5.2).Tính điện kháng trong thay thế cho các phần tử. - Điện kháng của hệ thống là XHT = XHTdm*. 2100 100.56,0= NHT cb S S = 0,0267. Xdây = X0.L 2.2 cb cb U S = 0,4x110x 2230.2 100 = 0,0416. + Điện kháng của MBA TN (B1, B2).Giả thiết các giá trị điện áp ngắn mạch vẫn là đại lượng tính toán chưa hiệu chỉnh theo SđmTN do đó ta tính điện kháng theo các công thức sau: - Điện kháng cuộn cao X2=X3= XC = 100.2 1 (UNC-T + α %HCNU − - α %HTNU − ) dmTN cb S S = 100.2 1 (11 + 5,0 32 - 5,0 20 ) 160 100 = 0,1094 Hình 3.15 HT F 1 F 3 F 4 220 kV 110 kV B1 B2 B3 N 1 N2 N 3 N 5 N 6 F 2 N4 N ' 4 Đồ án môn học nhà máy điện - 43 - - Điện kháng cuộn trung XT = 100.2 1 (UNC-T + α %HTNU − - α %HCNU − ) dmTN cb S S = 100.2 1 (11 + 5,0 20 - 5,0 32 ) 160 100 = - 0,04 < 0 → XT = 0. - Điện kháng cuộn hạ X4=X5= XH = 100.2 1 ( α %HCNU − + α %HTNU − - UNC-T) dmTN cb S S = 100.2 1 ( 5,0 32 + 5,0 20 - 11) 160 100 = 0,2906. - Điện kháng máy phát X6 = X7 = X8 = X9 = XF = X’’d. dmF cb S S = 0,135 x 5,62 100 = 0,216. -Điện kháng của kháng điện X10 = X11= XK = 4.5,10.3 100 100 12 3100 % ×=× dmKdm cbK IU SX = 0,165. - Điện kháng của máy biến áp hai dây cuốn X12= XB3 = 63100 1005,10 100 % × ×=× dmB cbn S SU = 0,167. 4.5.3) Sơ đồ thay thế của mạch: Hình 3.16 Đồ án môn học nhà máy điện - 44 - Hình 3.16 4.5.4).Tính toán dòng điện ngắn mạch. 1).Lập sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại điểm N1. Vì thông số của B1 và B2(MBATN) giống hệt nhau thông số của các MF cũng giống hệt nhau nên sơ đồ thay thế hoàn toàn đối xứng so với điểm ngắn mạch . Vì vậy để đơn giản ta gập sơ đồ và bỏ qua F2 được sơ đồ tính toán như hình 3.17 với các điện kháng được tính như sau: X1 = X HT + Xd = 0,0267 + 0,0416 = 0,0683. X13 = X2 // X3 =0,1094/2 = 0,0547. X14 = X7 + X11 = 0,216 +0,167 =0,383. X15 = X4 // X5 = 0,2906/2 = 0,1453. X16 = X10 // X11 = 0,165/2 = 0,0825. X17 = X8// X9 = 0,216/2 = 0,108. Biến đổi tiếp được sơ đồ đơn giản như hình 3.18: X18 = X6 + X16 = 0,216 + 0,0825 = 0,2985. X19 = X18 // X17 = 0,0793. X20 = X19 + X15 = 0,0793 + 0,1453 = 0,2246. X21 = X20 // X14 = 0,1415. X22 = X21 + X13 = 0,1415 + 0,0547 = 0,1962. HT XHT/0,0267 Xd/0,0416 X2 / 0.1094 X4/0.2906 X10/0.165 X3 / 0.1094 X5/0.2906 X12/0,167 X7/0.216 X8/0.216 X9/0.216 F1 F3 F4 F2 X6/0.216 X11/0.165 Đồ án môn học nhà máy điện - 45 - Hình 3.17 Hình 3.18 Qui đổi điện kháng tính toán về hệ tương đối định mức ta có: Xtt1 = X1. cb dmHT S S = 0,0683. 100 2100 = 1,434 Xtt22= X22. cb Fdm S S Σ = 0,1962. 100 250 = 0,49 Tra đường cong tính toán ta được của nhà máy nhiệt điện tương ứng với: Xtt1 = 1,434 ta được: I∞HT = 0,76; I''HT = 0,7. Xtt22 = 0,49 ta được: I∞NM = 1,83; I''NM = 2. Từ đó ta có các thành phần dòng ngắn mạch do phía hệ thống truyền và NM đến điểm ngắn mạch là: I''HT = IHT''. cb dmHT U.3 S = 0,7. 230.3 2100 = 3,69 (kA). I∞HT = I∞HT. cb dmHT U.3 S = 0,76. 230.3 2100 = 4 (kA). I''NM = )(255,1 230.3 250.2 kA= ; I∞NM = )(148,1 230.3 250.83,1 kA= X1/0,0683 HT X13 / 0.0547 X15/0.1453 F1,3 X17/0.108 X14/0.383 F4 X6/0.216 F2 X16/0.0825 N1 N1HT X1/0,0683 X22/0.1962 F1,2,3,4 Đồ án môn học nhà máy điện - 46 - Vậy các thành phần dòng điện ngắn mạch tại N1: + Dòng chu kì: I∞N1 = I∞HT + I∞NM = 4 + 1,148 = 5,148 (kA). + Dòng siêu quá độ: I''N1 = I''HT + I''NM = 3,69 + 1,255 = 4,945 (kA) Trị số dòng điện xung kích tại điểm N1 là: iXK = 2 .KXK.I''N1 = 2 x1,8x4,945 = 12,588 (kA). 2).Lập sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại điểm N2. Tương tự như điểm N1 ta cũng có sơ đồ thay thế và sơ đồ đơn giản như sau: → Xtt23 = X23. cb dmHT S S = 0,123. 100 2100 = 2,583 Xtt21= X21. cb Fdm S S Σ = 0,1415. 100 250 = 0,354 Tra đường cong tính toán ta được của nhà máy nhiệt điện tương ứng với: Xtt23 = 2,583 ta được: I∞HT = 0,406 ; I''HT = 0,385. Xtt21 = 0,354 ta được: I∞NM = 2,15; I''NM = 2,8. Nên: I''HT = IHT''. cb dmHT U.3 S = 0,385. 115.3 2100 = 4,059(kA). I''NM = )(514,3 115.3 250.8,2 kA= X1/0,0683 HT X13 / 0.0547 X15/0.1453 F1,3 X17/0.108 X14/0.383 F4 X6/0.216 F2 X16/0.0825 N2 N2HT X23/0,123 X21/0.1415 F1,2,3,4 H×nh 3.20 H×nh 3.19 Đồ án môn học nhà máy điện - 47 - → I''N2 = I''HT + I''NM = 4,059+3,514 = 7,573 (kA). Và I∞HT = I∞HT. cb dmHT U.3 S = 0,406. 115.3 2100 = 4,28 (kA). I∞NM = )(698,2 115.3 250.15,2 kA= → I∞N2 = I∞HT + I∞NM =4,28 + 2,689 = 6,978(kA). Trị số dòng điện xung kích tại điểm N2là: iXK = 2 .KXK.I''N2 = 2 x1,8x7,573 = 19,278 (kA). 3).Lập sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại điểm N3. Dựa vào hình 3.21 ta có: X24 = X1 + X3 = 0,1777 Sau đó ta biến đổi ∆ (6 ;9 ;11) → Y(25 ; 26 ; 27) ta được hình 3.22: D = X6 + X9 + X11 = 0,216 +0,216 + 0,165 = 0,597. X25 0597,0 597,0 165,0.216,0. 116 === D XX X26 0597,0 597,0 165,0.216,0. 119 === D XX X27 0781,0 597,0 216,0.216,0. 96 === D XX Ta dễ thấy: X28 = X10 + X25 = 0,165 + 0,0597 = 0,2247 X29 = X5 + X26 = 0,2906 + 0,0597 = 0,3503. Rồi tiếp tục biến đổi ∆ (8 ;28;27) → Y(30 ; 31 ; 32) D = 0,216 +0,2247+ 0,0781= 0,5188 Đồ án môn học nhà máy điện - 48 - Hình 3.21 Hình3.22 X30 0935,0 5188,0 2247,0.216,0. 288 === D XX X31 0338,0 5188,0 2247,0.0781,0. 2827 === D XX X32 0325,0 5188,0 0781,0.216,0. 278 === D XX Ta có: X33 = X31 + X29 = 0,0338 + 0,3503 = 0,3841. Biến đổi tiếp ∆ (16;32;33) → Y(34 ; 35 ; 36) D = X16 + X32 +X33 = 0,383 +0,0325 + 0,3841 = 0,7996 X34 0156,0 7996,0 3841,0.0325,0. 3332 === D XX X35 1839,0 7996,0 383,0.3841,0. 1633 === D XX X11/0.165 X6/0.216 F4 X9/0.216X8/0.216 X7/0.216 X12/0,167 X5/0.2906 X3 / 0.1094 X10/0.165 Xd/0,0416 XHT/0,0267 HT N3 N3 HT X24/0,1777 X10/0.165 X5/0.2906 X16/0.383 X8/0.216 X27/0.0781 F4 X26/0.0597X25/0.0597 F2,3F1F3F2F1 Đồ án môn học nhà máy điện - 49 - X36 0155,0 7996,0 0325,0.383,0. 3216 === D XX (Nhánh có F1,2,3,4) Và: X37 = X30 + X34 = 0,0935 + 0, 0156 = 0,1091(Nhánh SC) X38 = X35 + X24 = 0,1839 + 0,1777 = 0,3616 (Nhánh HT) Cuối cùng biến đổi Y(36, 37, 38) → ∆ thiếu (39, 40) ta có: X40 = X36 + X37 + 1292,0 3616,0 1091,0.0155,0 1091,00155,0 . 38 3736 =++= X XX ( NM) X41 = X36 + X38 + 4284,0 1091,0 3616,0.0155,0 3616,00155,0 . 37 3836 =++= X XX ( HT) → Xtt41 = X41 cb dmHT S S = 0,4284 100 2100 = 8,9964 > 3 Xtt40= X40. cb Fdm S S Σ = 0,1292. 100 250 = 0,323 Tra đường cong tính toán ta được của nhà máy nhiệt điện tương ứng với: Xtt40 = 0,323 ta được: I∞NM = 2,2; I''NM = 3,1. Nên : I''HT = I∞HT = cb dmHT tt U S X .3 1 41 = 5,10.3 2100. 9964,8 1 =12,835 (kA). I''NM = )(614,42 5,10.3 250.1,3 kA= → I''N3 = I''HT + I''NM =12,835+42,614=55,449 (kA). Và I∞NM = )(242,30 5,10.3 250.2,2 kA= → I∞N3 = I∞HT + I∞NM = 12,835 + 30,242 = 43,077 (kA) Trị số dòng điện xung kích tại điểm N3 là: iXK = 2 .KXK.I''N3 = 2 x1,8x55,449= 141,15 (kA). N3HT X41/0,4284 X40/0.1292 F1,2,3,4 H×nh 3.23 Đồ án môn học nhà máy điện - 50 - 4).Lập sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại điểm N4 Hình 3.24 Chỉ do máy phát F1 truyền đến nên tương tự như phương án I ta có: Các thành phầndòng ngắn mạch từ máy phát F1 truyền đến điểm ngắn mạch là: I∞N4 = )(28,9 5,10.3 5,62.7,2 kA= I''N4 = )(77,25 5,10.3 5,62.5,7 kA= Trị số dòng điện xung kích tại điểm N4 là: iXK4 = 2 .KXK.I''N4 = 2 x1,9x25,77 = 69,244(kA). 5).Lập sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại điểm N4’ Hình 3.24 Hình 3.25 N4 F1 XF1/0,216 HT X1/0,0683 X2 / 0.1094 X4/0.2906 X10/0.165 X3 / 0.1094 X5/0.2906 X16/0.383 X9/0.216 F3 F4 X11/0.165 N4' F2 X6/0.216 X23/0,123 HT F4 X16/0.383 F2,3 X42/0.0781 X29/0.3503 N4' X28/0.2247 X4/0.2906 Đồ án môn học nhà máy điện - 51 - Biến đổi bước đầu tương tự như với điểm ngắn mạch N3 ta được sơ đồ như hình 3.25.Biến đổi tiếp ∆ (4; 28;29) → Y(43 ; 44 ; 44) D = X4 + X28 + X29 = 0,2906 + 0,2247 + 0,3503 = 0,8656 X43 0754,0 8656,0 2247,02906,0. 284 === x D XX X44 1176,0 8656,0 3503,02906,0. 294 === x D XX X45 0909,0 8656,0 2247,03503,0. 2829 === x D XX Ta thấy X45 nt X42 nên: X46 = X45 + X42 = 0,169.(Hình 3.26) Tiếp tục biến đổi Y(23, 16, 44) → ∆ thiếu (47, 48) ta có: X47 = X23 + X44 + 2783,0 383,0 1176,0.123,0 1176,0123,0 . 16 4423 =++= X XX (HT) X48 = X16 + X44 + 8667,0 123,0 1176,0.383,0 1176,0383,0 . 23 4416 =++= X XX (F4) X49 = X46 // X48 = 0,1414.(Nhánh F2,3,4) Cuối cùng biến đổi Y(43, 47, 49) → ∆ thiếu (50, 51) ta được sơ đồ đơn giản như hình 3.27: X50 = X43 + X47 + 5021,0 1414,0 2783,0.0754,0 2783,00754,0 . 49 4743 =++= X XX (HT) X51 = X43 + X49 + 2551,0 2783,0 1414,0.0754,0 1414,00754,0 . 47 4943 =++= X XX (F2,3,4) Qui đổi về giá trị định mức: Xtt50 = X50 cb dmHT S S = 0,5021 100 2100 = 10,544 > 3 Xtt51= X51. cb Fdm S S Σ = 0,2551. 100 5,187 = 0,478 Đồ án môn học nhà máy điện - 52 - Hình 3.26 Hình 3.27 Tra đường cong tính toán ta được của nhà máy nhiệt điện tương ứng với: Xtt51 = 0,478 ta được: I∞NM = 1,83; I''NM = 2,05. Nên : I''HT = I∞HT = cb dmHT tt U S X .3 1 50 = 5,10.3 2100. 544,10 1 =10,951 (kA). I''NM = )(135,21 5,10.3 5,187.05,2 kA= → I''N4’ = I''HT + I''NM =10,951+21,135=32,086(kA). Và I∞NM = )(867,18 5,10.3 5,187.83,1 kA= → I∞N4’ = I∞HT + I∞NM = 10,951 + 18,867 = 29,818 (kA) Trị số dòng điện xung kích tại điểm N4’ là: iXK = 2 .KXK.I''N4’ = 2 x1,9x32,086= 86,215 (kA). 6) Lập sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại điểm N5 Trong trường hợp MBA TN B1 và máy phát F1 nghỉ ta có sơ đồ thay thế như hình3.28: Tương tự như các trường hợp trên biến đổi ∆(6 ;9 ;11) → Y(25 ; 26 ; 27) ta được hình 3.29 . Ta dễ thấy: X28 = X10 + X25 = 0,165 + 0,0597 = 0,2247 X29 = X5 + X26 = 0,2906 + 0,0597 = 0,3503 Tiếp tục biến đổi Y(24, 16, 29) → ∆ thiếu (52, 53) ta có: F2,3,4 X51/0.2551X50/0,5021 HT N4' X23/0,123 HT F4 X16/0.383 X44/0.1176 N4' X43/0.0754 F2,3 X46/0.169 Đồ án môn học nhà máy điện - 53 - X52 = X24 + X29 + 6905,0 383,0 3503,0.1777,0 3503,01777,0 . 16 2924 =++= X XX X53 = X16 + X29 + 4883,1 1777,0 3503,0.383,0 3503,0383,0 . 24 2916 =++= X XX X54 = X53 // X27 = 0,0742 Hình 3.28 Hình3.29 Cuối cùng biến đổi Y(28, 52, 54) → ∆ thiếu (55, 56) ta có: X55 = X28 + X52 + 0062,3 0742,0 6905,0.2247,0 6905,02247,0 . 54 5228 =++= X XX X56 = X28 + X54 + 323,0 6905,0 0742,0.2247,0 0742,02247,0 . 52 5428 =++= X XX Qui đổi điện kháng tính toán về hệ tương đối định mức ta có: Xtt55 = X55. cb dmHT S S = 3,0062. 100 2100 = 63,13 >3 Xtt56 = X56. cb Fdm S S Σ = 0,323. 100 5,187 = 0,6 Tra đường cong tính toán ta được của nhà máy nhiệt điện tương ứng với: Xtt56 = 0,6 ta được: I∞NM = 1,62; I''NM = 1,65 X11/0.165 X6/0.216 F4 X9/0.216 X16/0.383 X5/0.2906 X10/0.165 X24/0,1777 HT N5 N5 HT X24/0,1777 X10/0.165 X5/0.2906 X16/0.383 X27/0.0781 F4 X26/0.0597X25/0.0597 F2,3F3F2 Đồ án môn học nhà máy điện - 54 - Hình 3.30 Hình 3.31 Thành phần dòng ngắn mạch do phía HT truyền đến điểm ngắn mạch N5 là: I''HT = I∞HT = cb dmHT tt U S X .3 1 55 = 5,10.3 2100. 13,63 1 = 1,829 (kA). Thành phần dòng ngắn mạch do phía nhà máy truyền đến điểm ngắn mạch N5 là: I''NM = )(011,17 5,10.3 5,187.65,1 kA= → I''N5 = I''HT + I''NM =1,829+17,011=18,84 (kA). Và I∞NM = )(701,16 5,10.3 5,187.62,1 kA= → I∞N5 = I∞HT + I∞NM = 1,829 + 16,701 = 18,53 (kA) Trị số dòng điện xung kích tại điểm N5 là: iXK5 = 2 .KXK.I''N5 = 2 x1,8x18,84 = 47,96 (kA). 7) Lập sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại điểm N6’ Đối với mạch tự dùng ta có thể dễ dàng tính được dòng ngắn mạch theo công thức: I’’N6 = I’’N4 + I’’N4’ = 32,086 + 25,77 = 57,856(kA). Trị số dòng điện xung kích tại điểm N6 là: iXK6= 2 .KXK.I''N6 = 2 x1,8x57,856 = 147,27 (kA). F2,3,4 X56/0.323X55/3,0062 HT N5 X24/0,1777 HT F4 X16/0.383 X29/0.3503 N4' X28/0.2247 F2,3 X27/0.0781 Đồ án môn học nhà máy điện - 55 - Sau khi tính toán ngắn mạch tại các điểm đã xét ở trên ta được bảng kết quả tính toán ngắn mạch như sau Bảng 3.1 Điểm NM Phương án N1 N2 N3 N4 N4’ N5 N6 I I∞N (kA) 5,167 6,812 30,65 9,28 24,79 14,741 34,07 I''N (kA) 5,039 8,055 37,8 25,77 24,584 14,328 50,354 ixk (kA) 12,827 20,5 96,223 69,244 62,58 36,473 128,18 II I∞N (kA) 5,148 6,978 43,077 9,28 29,818 18,53 39,098 I''N (kA) 4,945 7,573 55,449 25,77 32,086 18,84 57,856 ixk (kA) 12,588 19,278 141,15 69,244 86,215 47,96 147,27 4.6). Chọn máy cắt điện: Máy cắt điện được chọn theo các điều kiện sau: - Loại máy cắt:. - Điện áp UđmMC≥ UdmL - Dòng điện IđmMC ≥ Icb. - Dòng điện cắt: Icắt MC ≥ I” - Ổn dịnh nhiệt Inh2. tnh ≥ BN - Ổn định lực điện động:ildd ≥ ixk Dựa vào kết quả tính toán dòng cưỡng bức và dòng ngắn mạch ta chọn máy cắt điện cho các phương án được thiết kế: Đồ án môn học nhà máy điện - 56 - +Phía cao : chọn cùng loại MC theo giá trị tính toán điểm ngắn mạch N1 (Ta sẽ chọn loại máy cắt SF6) +Phía trung: chọn cùng loại MC theo giá trị tính toán điểm ngắn mạch N2 (Ta sẽ chọn loại máy cắt SF6). +Phía hạ : theo các thông số tính toán ngắn mạch tại các điểm trên phương án thiết kế ta sẽ lựa chọn các chủng loại MC phục vụ cho phía hạ áp như sau: *Các MC phía hạ áp của các MBA liên lạc được chọn theo điểm ngắn mạch N3. *Máy cắt giữa các phân đoạn được chọn theo điểm ngắn mạch N5. *Các MC đặt ở đầu ra các máy phát F1, F2 (đối với phương án 1) và các máy phát F1,F2,F3 (đối với phương án 2) được chọn theo Max(N4; N4’) . * Các máy cắt ở mạch tự dùng chọn theo điểm ngắn mạch N6. Và dòng cưỡng bức được xác định ). (275,0 5,10.3.4 20 3 max 1)( kA U SI Hdm td cb td ==×= ) cho cả 2 phương án 4.6.1).Phương án 1: Ta chọn được các MC theo bảng sau: Bảng Điểm ngắn mạch Thông số tính toán Loại MC Thông số định mức Uđm (kV) Icb (kA) I” (kA) ixk (kA) Uđm (kV) Iđm (kA) Icắt (kA) ilđđ (kA) N1 220 0,304 5,039 12,827 3AQ1 245 4 40 100 N2 110 0,344 8,055 20,5 3AQ1-FE 123 3,15 31,5 80 N3 10 4,812 37,8 96,223 8BK40 12 5 63 160 N4 10 3,608 25,77 69,244 8BK40 12 5 63 160 N5 10 2,302 14,328 36,473 8BK20 12 4 50 125 N6 10 0,275 50,354 128,18 8BK40 12 5 63 160 Đồ án môn học nhà máy điện - 57 - Không cần kiểm tra ổn định nhiệt đối với các máy cắt vì chúng có dòng điện dịnh mức lớn hơn 1000A. Dòng Iđm và dòng Icđm không lớn nên chọn máy cắt dễ dàng. Ta đều dùng máy cắt không khí và SF6. 4.6.2).Phương án 2: Ta chọn được các MC theo bảng sau: Bảng 3.3 Điểm ngắn mạch Thông số tính toán Loại MC Thông số định mức Uđm (kV) Icb (kA) I” (kA) ixk (kA) Uđm (kV) Iđm (kA) Icắt (kA) ilđđ (kA) N1 220 0,304 4,945 12,588 3AQ1 245 4 40 100 N2 110 0,344 7,573 19,278 3AQ1-FE 123 3,15 31,5 80 N3 10 6,158 55,449 141,15 8BK41 12 12,5 80 225 N4 10 3,608 32,086 86,215 8BK40 12 5 63 160 N5 10 3,34 18,84 47,96 8BK20 12 4 50 125 N6 10 0,275 57,856 247,27 MΓ-10-5000/1800 10 5 105 300 Không cần kiểm tra ổn định nhiệt vì các máy cắt đều có dòng điện dịnh mức lớn hơn 1000A. Do dòng làm việc cưỡng bức của mạch tự dùng lớn nên chọn khí cụ điện nặng nề. Ta phảichọn máy cắt ít dầu loại MΓ-10-5000/1800. 4.6.3) Nhận xét: Qua việc chọn máy cắt cho 2 phương án ta thấy các máy cắt gần như được chọn cùng loại ở cùng các cấp điện áp. Do đó khi tính phương án tối ưu ta chỉ xét đên số lượng máy cắt ở từng phương án và coi chi phí mua 1 máy cắt ở từng cấp điện áp là như nhau. Không cần kiểm tra ổn định nhiệt với DCL có dòng định mức A1000≥ 4.7). Lựa chọn sơ đồ thiết bị phân phối: *Phía 220 kV: Vì chỉ có một đường dây kép trở về hệ thống nên ta dùng sơ đồ hệ thống 2 thanh góp liên lạc với nhau bằng máy cắt liên lạc. Đồ án môn học nhà máy điện - 58 - * Phía 110 kV: Cung cấp cho phụ tải điện áp trung bằng 1 đường dây kép và 4 đường dây đơn .Vì vậy ta dùng hệ thống 2 thanh góp với thanh góp vòng . * Phía 10,5 kV: Dùng thanh góp máy phát. CHƯƠNG IV SO SÁNH KINH TẾ KỸ THUẬT LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU Mục đích của chương này là so sánh đánh giá các phương án về mặt kinh tế từ đó lựa chọn phương án tối ưu đảm bảo các điêù kiện kỹ thuật các chỉ tiêu kinh tế cao. Thực tế vốn đầu tư vào thiết bị chủ yếu phụ thuộc vốn đầu tư MBA và các mạch của thiết bị phân phối mà vốn đầu tư cho thiết bị phân phối chủ yếu là máy cắt điện. Như vậy vốn đầu tư (V) của một phương án được tính như sau: 1) V = VB +VTBPP VB: Vốn đầu tư cho máy biến áp được xác định: VB = vB.kB vB: Tiến mua MBA . kB: hệ số tính đến tiền chuyên chở lắp đặt MBA. (hệ số này phụ thuộc vào công suất định mức và điện áp cuộn cao MBA). VTBPP: Vốn đầu tư xậy dựng thiết bị phân phối. VTBPP = n1. VTBPP1 + n2. VTBPP2 +.... - n1, n2,... số mạch của thiết bị phân phối ứng với cấp điện áp, U1, U2,... trong sơ đồ nối điện. - VTBPP1, VTBPP2,.. giá thành mỗi mạch của thiết bị phân phối tương ứng với mỗi cấp điện áp U1, U2,.. Bao gồm cả tiền mua, tiền chuyên chở lắp đặt. 2) Phí tổn vận hành hàng năm P = PK + PP + Pt Trong đó *PK: Khấu hao hao mòn hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn. PK = 100 Va × +a(%): Hệ số khấu hao. Đồ án môn học nhà máy điện - 59 - +V: vốn đàu tư của một phương án *PP: Chi phí phục vụ thiết bị bao gồm sửa chữa thường xuyên và trả lương công nhân. Chi phí này phụ thuộc nhiều yếu tố chiếm một phần không đáng kể so với tổng chi phí sản xuất nên bỏ qua khi tính toán so sánh. *Pt: Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm trong thiết bị điện mà chủ yếu là máy biến áp Pt = βΔA β: Tiền tổn thất điện năng của 1 KWh. ΔA: Tổn thất điện năng hàng năm của phương án Sau đây chúng ta tiến hành tính toán chỉ tiêu kinh tế cho từng phương án: 4.1). Phương án I. *) Phía cao áp (220 kV). Ta đã chọn máy cắt loại 3AQ1 với các thông số: Uđm(kv) Iđm(kA) ICdm(kA) Iđdm(kA) Giá(103USD) 245 4 40 100 80 *) Phía trung áp (110 kV). Ta đã chọn máy cắt loại 3AQ1-FE với các thông số: Uđm(kv) Iđm(kA) ICdm(kA) Iđdm(kA) Giá(103 USD) 123 3,15 31,5 80 50 *) Phía hạ áp (10,5 kV). Ta đã chọn máy cắt loại 8BK40 với các thông số Uđm(kv) Iđm(kA) Icắtđm(kA) Iôđ(kA) Giá(103 USD) 12 5 63 160 30 4.2).Phương án II: *) Phía cao áp (220 kV). Ta đã chọn máy cắt loại 3AQ1 với các thông số: Uđm(kv) Iđm(kA) ICdm(kA) Iđdm(kA) Giá(103USD) 245 4 40 100 80 *) Phía trung áp (110 kV). Ta đã chọn máy cắt loại 3AQ1-FE với các thông số: Uđm(kv) Iđm(kA) ICdm(kA) Iđdm(kA) Giá(103 USD) 123 3,15 31,5 80 50 Đồ án môn học nhà máy điện - 60 - *) Phía hạ áp (10,5 kV). Ta đã chọn máy cắt loại 8BK40 và 8BH41 với các thông số Loại Uđm(kv) Iđm(kA) Icắtđm(kA) Iôđ(kA) Giá(103 USD) 8BK40 12 5 63 160 30 8BK41 12 12,5 80 225 30 4.3).Tính toán kinh tế cho phương án I 4.3.1).Tính vốn đầu tư cho thiết bị (V) • Vốn đầu tư máy biến áp Hai máy biến áp tự ngẫu ATДЦTH_125000/230/121/11 giá: 7,4.109 VNĐ/ máy. Với KB = 1,4 (cả 2 phương án đều có 2 máy). * Máy biến áp 2 dây cuốn TPДЦH_63000/110 giá:3,64.109 VNĐ / máy. Với KB = 1,5 (Phương án 1 nhiều hơn phương án 2 một máy). - Vậy tổng vốn đầu tư cho máy biến áp là: VB = 2 x 1,4 x 7,4.109 + 1,5 x 3,64.109 = 26,18. 109 (VNĐ). *Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối. Qua sơ đồ nối điện chính của hai phương án ta thấy về cơ bản sơ đồ là giống nhau(Chủngloại máy cắt điện và thanh góp giống nhau). Chỉ khác về số lượng máy cắt. Do đó khi tính toán vốn đầu tư cho thiết bị phân phối ta chỉ tính đến giá thành của các mạch máy cắt điện khác biệt ở 2 phương án.Thật vậy: + Cấp điện áp 110 kV Hơn phương án 2 một mạch máy cắt điện 3AQ1-FE giá 50x15.106= 0,75.109 VNĐ/ mạch. Vậy vốn đầu tư cho thiết bị phân phối là: VTBPP = 1,2 x 109 (VNĐ). → Tổng vốn đầu tư: V=vB+VTBPP=(26,18+0,75).109 = 26,93. 109 (VNĐ). 3.2.2).Tính phí tổn vận hành hàng năm (P). - Khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn: PK = 100 1 100 =aV a. 26,93. 109 (VNĐ). Chọn a = 8,4% ta có: PK = 100 1 . 8,4x26,93. 109 = 2,262 x 109 (VNĐ). - Chi phí do tổn thất điện năng: Đồ án môn học nhà máy điện - 61 - Lấy β = 500 VNđ/KWh và ΔA1 = 6704,22 x 103 KWh (đã tính ở chương II) Pt = 500 x 6704,22 x 103 = 3,352. 109 (VNĐ). → Phí tổn vận hành hàng năm của phương án 1 là: P = PK + Pt = (2,262 + 3,352).109 = 5,614. 109 (VNĐ). 3.3).Tính toán kinh tế cho phương án II 3.3.1).Tính vốn đầu tư cho thiết bị (V) • Vốn đầu tư máy biến áp + Hai máy biến áp tự ngẫu ATДЦTH_160000/230/121/11 giá 8,4.109 VNĐ/ máy Với KB1 = 1,4; Vậy tổng vốn đầu tư cho máy biến áp là: VB = 2 x 1,4 x 8,4.109 = 23,52 x 109 (VNĐ). • Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối Qua sơ đồ nối điện chính của phương án ta nhận thấy. Cấp điện áp 10,5 (kV) hơn 2 mạch máy cắt loại 8BK20 (máy cắt không khí) giá 0,45.109 VNĐ/ mạch. VTBPP = 2 x 0,45x 109 = 0,9 x 109 (VNĐ). → Tổng vốn đầu tư: V = vB + VTBPP =(23,52 + 0,9). 109 = 24,42. 109 (VNĐ). 3.3.2).Tính phí tổn vận hành hàng năm - Khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn: Tương tự như phương án I ta có: PK = 100 1 . 8,4 x 24,42.109 = 2,051. 109 (VNĐ). - Chi phí do tổn thất điện năng là: β = 500 VNĐ/KWh và Δ A2 = 5381,65 x 103 (KWh) (đã tính ở chương II) → Pt = 500 x 5381,65 x 103 = 2,69. 109 (VNĐ). Vậy phí tổn vận hành hàng năm của phương án 2 là: P = PK + Pt = (2,051 + 2,69). 109 = 4,741. 109 (VNĐ). Ta có bảng tổng hợp so sánh kinh tế. Phương án Vốn đầu tư (V) 109 VNĐ Phí tổn vận hành P 109 VNĐ I 26,93 5,614 II 24,42 4,741 Đồ án môn học nhà máy điện - 62 - Nhận xét: Qua bảng kết quả trên ta thấy phương án 1 có vốn đầu tư (V) và phí tổn vận hành (P) lớn hơn phương án 2. Vì vậy chúng ta quyết định chọn phương án 2 làm phương án tối ưu cho đề án thiết kế. Đồ án môn học nhà máy điện - 63 - CHƯƠNG V CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ THANH DẪN, DÂY DẪN. Các khí cụ điện và các phần có dòng điện chạy qua (thanh dẫn, dây dẫn, thanh góp và cáp) cần phải đảm bảo vận hành an toàn, chắc chắn trong chế độ làm việc bình thường và phải ổn định (ổn định nhiệt, ổn định động) khi có sự cố. Ta tiến hành chọn thanh dẫn mềm,thanh góp mềm ở cấp điện áp 110kVvà 220kV ;thanh dẫn cứng ở cấp điện áp 10kV, sứ đỡ, máy biến dòng,máy biến điện áp và chống sét van trên thanh góp,trung tính máy biến áp. 5.1). Chọn thanh dẫn cứng và sứ đỡ đầu cực máy phát: Thanh dẫn cứng dùng để nối từ đầu cực máy phát điện đến cuộn hạ áp máy biến áp tự ngẫu và máy biến áp hai cuộn dây.Tiết diện thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép. Để tận dụng diện tích mặt bằng ta chọn thanh dẫn đồng nhằm giảm kích thước và khoảng cách giữa các pha. 5.1.1) Chọn thanh dẫn cứng đầu cực máy phát. * Điều kiện chọn: cphc ' cp I.KI = ≥Icb Ta có Icbmax= 3,608 (kA) theo tính toán ở trên. Do dòng trong khoảng (3000-8000)A nên ta chọn thanh dẫn đồng tiết diện hình máng. cphc ' cp I.KI = . Ta hiệu chỉnh dòng cho phép lâu dài theo nhiệt độ môi trường lắp đặt. Với Khc = dmcp ocp θ−θ θ−θ Trong đó: Khc là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường xung quanh. θcp: nhiệt độ cho phép của vật liệu làm thanh dẫn, θcp = 70oC θ0 : Nhiệt độ của môi trường xung quanh đặt thanh dẫn là θ0 = 35oC(VN) θđm: Nhiệt độ định mức của môi trường θđm = 25oC Thay số vào ta có: Khc = 2570 3570 − − = 0,88 Nên: cpcphccp IIKI .88,0. ' == Đồ án môn học nhà máy điện - 64 - Ta cần: kA)(608,3' ≥cpI hay 4,1(kA)88,0 608,3 =≥cpI . Tra bảng Phụ Lục XII.3 ta chọn thanh dẫn đồng tiết diện hình máng có sơn, có các thông số sau: Bảng 5.1 Kích thước (mm) Tiết diện một cực mm2 Mô men chống uốn (cm3) Mô mem quán tính (cm4) Dòng điện cho phép cả hai thanh (A) h b c r Một thanh Hai thanh Wy0-y0 Jxx Jyy Jy0-y0 Wxx Wyy 100 45 64 8 1010 27 5,9 58 135 18,5 290 4300 Đây là thanh dẫn hình máng tiết diện bằng đồng * Kiểm tra điều kiện ổn định động của thanh dẫn. Ta lấy khoảng cách giữa các pha và khoảng cách các sứ đỡ liền nhau của một pha với U=10 kV là: a=90 cm ; l=180 cm +Khi đó lực tính toán tác dụng lên pha giữa trên chiều dài khoảng vượt: 22 .10.76,1 xktt ia lF ×= − (kG) . ixk là dòng ngắn mạch xung kích N(3)tại đầu cực máy phát. h1 y y y y y0 yo xx b c h Đồ án môn học nhà máy điện - 65 - 64,261215,86. 90 180.10.76,1 22 == −ttF (kG). + Mô men uốn tác dụng: (số nhịp 2≤ ) M= 10 l.Ftt = 10 180.64,261 = 4709,52 (kG.cm) + Ứng suất tính toán trong vật liệu thanh dẫn: σ1= yoyoW M = 44,98 58 52,4709 = (kG/cm2). + So sánh σtt và σcp ta thấy: σtt = 94,44 < σcp= 1400 (kG/cm2). Do đó thanh dẫn cứng được chọn thoả mãn các điều kiện kiểm tra. 5.2).Chọn sứ đỡ thanh dẫn Điều kiện chọn sứ : - Loại sứ (chọn theo vị trí đặt) - Điện áp Usứ ≥ UđmHT Theo điều kiện trên ta chọn được sứ đặt trong nhà loại Oφ-10-2000Y3 có: +Cấp điện áp:UđmS =10 kV +Lực phá hoại:Fph=2000 kG +Chiều cao:H=134mm Kiểm tra ổn định động: Sự bền vững của sứ được xác định theo lực tính toán trên đầu sứ. Điều kiện độ bền của sứ là: Fhtt FF 6,0 ' < Trong đó Ffh là lực phá hoại định mức của sứ. Ta có:Ftt’=Ftt. H H' = (kG). 27,359 134 50134.64,261 =+ Ta thấy: Ftt’ < 0,6.Fph=0,6x2000=1200(kG) →Vậy điều kiện ổn định động của sứ được thoả mãn. 5.3) Chọn dây dẫn và thanh góp mềm phía điện áp cao và trung áp: Dây dẫn được dùng nối từ cuộn cao,cuộn trung máy biến áp liên lạc và cuộn cao máy biến áp hai cuộn dây đến thanh góp 110kV và 220kV tương HH'=184mm Thanh dẫn S ứ F1 Ftt HH=134mm Đồ án môn học nhà máy điện - 66 - ứng.Thanh góp ở các cấp điện áp này cũng được chọn là thanh dẫn mềm.Tiết diện dây dẫn mềm cũng được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép nhưng phải kiểm tra chống phát sinh vầng quang. Ở đây ta dùng dây dẫn trần có nhiệt độ cho phép lâu dài θcp=70oC.Nhiệt độ định mức của môi trường θođm=25oC và ta coi nhiệt độ môi trường xung quanh θo=35oC.Khi đó dòng điện cho phép làm việc lâu dài cần hiệu chỉnh theo nhiệt độ: I’cp=Khc.Icp ≥ Icb Với Khc = 2570 3570 − − = 0,88 Điều kiện chọn: *I'cp ≥ Icb I'cp là dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn đã hiệu chỉnh theo nhiệt độ. Icb: Dòng điện làm việc cưỡng bức. Do đó Icp≥ hcK 1 .Icb +Mạch điện áp 220 kV: Icb=0,304kA =>Icp ≥ kA) (345,0304,0. 88,0 1 = +Mạch điện áp 110 kV: Icb=0,344(kA). => Icp≥ kA) (39,0344,0. 88,0 1 = Từ đó ta chọn dây dẫn và thanh góp mềm là loại AC,có các thông số trong bảng sau: Điện áp Tiết diện chuẩn Nhôm/thép Tiết diện mm2 Đường kính mm dòng điện cho phép(A) Nhôm Thép Dây dẫn Lõi thép 220kV 240/39 236 38,6 21,6 8 610 110kV 185/29 181 29 18,8 6,9 510 * Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch: Tiết diện nhỏ nhất để dây dẫn ổn định nhiệt là: S ≥ Smin= C BN Với BN-Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch(A2.s) C-Hằng số phụ thuộc vào nhiệt độ dây dẫn( 2mm SA. ). Đồ án môn học nhà máy điện - 67 - Với dây dẫn AC có C = 88( 2mm SA. ). Tính xung lượng nhiệt: BN= BNCK+BNKCK Giả thiết thời gian tồn tại ngắn mạch là 1 sec.Khi đó có thể tính gần đúng xung lượng nhiệt của thành phần dòng điện ngắn mạch không chu kì: BNKCK1=IN1”2. τ =(4,945.103)2.0,05 =1,22.106 (A2.s). BNKCK2=IN2”2. τ =(7,573.103)2.0,05 =2,86.106 (A2.s). Trong đó τ là hằng số thời gian tương đương của lưới điện. Với lưới > 1000V có tNM > 0,1(s) ta có thể lấy τ=0,05s. Xung lượng nhiệt của thành phần dòng điện ngắn mạch chu kỳ được xác định theo phương pháp thời gian tương đương(Vì máy máy phát có công suất = 50 MW) BNCK = I2∞. ttđ Với ttđ = f(tcắt= 1s ; β = ∞I I '' ): Thời gian tương đương thành phần chu kì của dòng ngắn mạch. Tại N1: có β = 96,0 148,5 945,4'' == ∞I I ; tra đường cong => ttđ = 0,45 (s) Ö BNCK1 = 5,1482. 0,45 = 11,926 (kA2.s) Tại N2: Có β = 085,1 978,6 573,7'' == ∞I I ; tra đường cong => ttđ = 0,6 (s) Ö BNCK2 = 6,9782. 0,6 = 29,215 (kA2.s) Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại N1 và N2: BN1=BNCK1+BNKCK1=(11,926+1,22).106 =13,146.106(A2.s) BN2=BNCK2+BNKCK2=(29,215+2,86).106 =32,075.106(A2.s) Tiết diện nhỏ nhất đảm bảo ổn định nhệt ở các cấp 220kV và 110kV là: SminN1= )(2,41 88 10.146,13 C B 2 6 N1 mm== SminN2= )(35,64 88 10.075,32 C B 2 6 2N mm== Vậy các dây dẫn và thanh góp đã chọn đều đảm bảo ổn định nhiệt. *Kiểm tra điều kiện vầng quang Đồ án môn học nhà máy điện - 68 - + Điều kiện: dmLvq Ur armU ≥= lg...84 Trong đó: m: hệ số không nhẵn của thanh dẫn, m=0,85. r : bán kính ngoài của dây dẫn, cm. a : khoảng cách giữa các trục của dây dẫn, cm. Khi ba pha bố trí trên mặt phẳng ngang thì giá trị này giảm đi 4% đối với pha giữa và 6% đối với dây dẫn pha bên. +Điện áp 110 kV: - Kiểm tra với dây dẫn có tiết diện chuẩn 95 mm2 r = 0,94 cm. a = 300 cm. Ta có điện áp vầng quang tới hạn của dây dẫn pha giữa khi ba pha bố trí trên ba đỉnh tam giác đều: Uvq = (kV) 110 U(kV) 71,197 94,0 300lg.94,0.85,0.84 dmL =>= Thoả mãn điều kiện vầng quang. +Điện áp 220 kV: - Kiểm tra với dây dẫn có tiết diện chuẩn 95 mm2 r = 1,08 cm. a = 500 cm. Ta có điện áp vầng quang tới hạn của dây dẫn pha giữa khi ba pha bố trí trên ba đỉnh tam giác đều: Uvq = kV). (220 UkV) (82,241 08,1 500lg.08,1.85,0.84 dmL =>= Thoả mãn điều kiện vầng quang. 5.4). Chọn cáp, máy cắt hợp bộ và kháng phụ tải địa phương. 5.4.1). Chọn tiết diện của cáp đường dây phụ tải địên áp máy phát Phụ tải địa phương công suất Pmax= 19 MW được cấp điện bằng 3 đường dây cáp kép x3 MW chiều dài 4 km và 5 đường dây đơn x2MW chiều dài 3 km từ thanh góp máy phát. Tiết diện cáp được chọn theo điều kiện mật độ dòng kinh tế: Skt= kt bt J I (mm2) * Với cáp đơn: Dòng điện làm việc tính toán của mạch được xác định: Ibt= )( 46,137 8,0.5,10.3 10.2 cos..3 3 A U P ==ϕ Thời gian sử dụng công suất cực đại trong năm: Đồ án môn học nhà máy điện - 69 - ∑ =++++== h) (6643100 6654100490485655.365..365 maxmax xxxxx S TST ii Do đó đối với cáp điện lực cách điện bằng giấy tẩm dầu lõi đồng nhựa thông và chất dẻo không cháy, vỏ bằng chì hay nhôm, đặt trong đất(nhiệt độ của đất 150C) có Jkt=2(A/mm2). Tiết diện cáp kinh tế của đường dây đơn: Skt= )(73,68 2 46,137 2mm= Tra bảng ta chọn cáp đơn có S = 70(mm2), tương ứng có Icp=215(A). +Kiểm tra điều kiện phát nóng bình thường: Icp’ = K1.K2.Icp ≥ Ibt. K1-hệ số hiệu chỉnh theo môi trường đặt cáp. K2-hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song. • Tra các bảng trong phụ lục XII. Đặt cáp trong đất nhiệt độ 15OC, nhiệt độ phát nóng của ruột cáp 10kV cho phép là 60OC, nhiệt độ tiêu chuẩn là 25OC, khoảng cách giữa 2 cáp đặt song song là 200mm. Do đó: 88,0 1560 2560 K1 =− −= Đối với dây cáp đơn K2= 1, Icáp = 0,88x1x215 = 189,2(A) > 137,46(A). * Với cáp kép: Dòng điện làm việc bình thường của đường cáp kép: Ibt= )( 1,103 8,0.5,10.32 10.3 cos..3.2 3 A U P ==ϕ Tiết diện cáp kinh tế của đường dây kép: Skt= )(55,51 2 1,103 2mm= Tra bảng ta chọn cáp của đường cáp kép có S = 70(mm2), tương ứng có Icp=215(A). +Kiểm tra điều kiện phát nóng bình thường: Icp’ = K1.K2.Icp ≥ Ibt K1-hệ số hiệu chỉnh theo môi trường đặt cáp. K2-hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song. • Tra các bảng trong phụ lục XII. Đặt cáp trong đất nhiệt độ 15OC, nhiệt độ phát nóng của ruột cáp 10kV cho phép là 60OC, nhiệt độ tiêu chuẩn là 25OC, khoảng cách giữa 2 cáp đặt song song là 200 mm. Do đó: Đồ án môn học nhà máy điện - 70 - 88,0 1560 2560 K1 =− −= Đối với dây cáp kép : K2= 0,92, Icp’ =0,88x0,92x215 =174,064(A) > 103,1(A). (thoả mãn) + Kiểm tra hỏng 1 đường dây cáp:(hệ số quá tải tra ở bảng 19 phụ lục XII với thời gian quá tải 1(h) ta có kqt=1,3) + Điều kiện: Kqt.Icp’ ≥ Icb = 2.Ibt Ta thấy: Icb =2.Ibt =2x103,1=206,2(A) < Kqt.Icp’= 1,3x174,064 = 226,28(A)(thoả mãn) Như vậy tất cả các loại cáp của phụ tải cấp điện áp máy phát ta đều chon là cáp lõi đồng có cùng tiết diện là 70 mm2 thoả mãn yêu cầu đề ra. 5.4.2).Chọn kháng điện phụ tải địa phương: Mục đích của việc chọn kháng điện đường dây là để hạn chế dòng ngắn mạch tại hộ tiêu thụ đến mức có thể đặt được máy cắt BM∏-10(Icđm =20 kA) và cáp của lưới điện phân phối có tiết diện nhỏ nhất là 70 mm2 theo yêu cầu đầu bài. Kháng được chọn theo điều kiện + Uđm K ≥ Umạng = 10,5 (kV) +Iđm K ≥ Icb • Xác định dòng làm việc cưỡng bức qua kháng(được xác định khi một kháng bị sự cố) Dòng cưỡng bức lớn nhất qua K2 khi kháng đường dây K1 bị sự cố và có giá trị là: Icb = 5,103 5,10 3 max ×=U S = 0,577 (kA). Tra bảng chọn kháng điện đơn có cuộn dây bằng nhôm loại : PbA-10-750 có IđmK = 750 (A) • Xác định XK% của kháng điện Chọn Scb = 100 (MVA) và Ucb = 10,5 (kV) ⇒ Icb = Scb / 3 .Ucb = 5,5 (kA) Hình 5.1 Trong chương trình ngắn mạch ta đã tính được dòng ngắn mạch tại điểm N6 của sơ đồ trên là: I’’N6 = 57,856 (kA). Vậy điện kháng của hệ thống tính đến điểm ngắn mạch N6 là: XKXHT HT N6 XC1 N8 N7 Đồ án môn học nhà máy điện - 71 - XHT = 856,57 5,5 '' 6 = N cb I I = 0,095 Dòng ổn định nhiệt của cáp1 là: InhS1 = 1 11 t CS Tại đầu đường cáp phía nhà máy thời gian cắt lớn hơn 1 cấp nên: t1=t2+Δt =0,6+0,3=0,9 sec S1: tiết diện cáp = 70 mm2 C1: hệ số với cáp đồng C = 141 AS1/2/S Tc: thời gian cắt của máy cắt phụ tải địa phương: tC = t2= 0,6 sec Thay số : InhS1 = 9,0 14170× = 10,4 (kA) Phải chọn được kháng có XK% sao cho hạn chế được dòng ngắn mạch nhỏ hơn hay bằng dòng cắt định mức của máy cắt đã chọn đồng thời đảm bảo ổn định nhiệt cho cáp có tiết diện đã chọn nghĩa là: I’’N8 = Min (Ic1đm và InhS1) = Min (20 kA và 10,4 kA) = 10,4(kA). Từ sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch ta có: - Khi ngắn mạch tại N8 X∑ = '' 8N cb I I 4,10 5,5= = 0,528 Lấy đường cáp dài l = 3 (km). Xc1 = x0.l. 19,0 5,10 100307,0 22 == xxU S cb cb Mặt khác: XΣ = XHT + XK +XC1 ⇒ XK =XΣ - XHT – XC1 = 0,528 - 0,095- 0,19 = 0,243(tđcb) ⇒ XK% = XK 100 cb dmK I I = 0,243 5,5 75,0 100 = 3,31 (%) Vậy ta chọn kháng kép dây nhôm loại PbA-10 -750- 8 với XK% = 8% * Tính toán kiểm tra lại kháng đã chọn khi ngắn mạch tại N8 Điện kháng tương đối của kháng điện đã chọn là: XK = XK% dm cb I I 75,0100 5,58 x x= = 0,586 Dòng ngắn mạch tại N8 là I’’N8 = 586,0095,0 5,5 +=+ KHT cb XX I = 8,068 (kA) < InhS1 = 10,4 (kA). Vậy kháng đã chọn đạt yêu cầu. Đồ án môn học nhà máy điện - 72 - 5.5).Chọn BU,BI 5.5.1) Chọn máy biến điện áp BU + Chọn BU cho cấp điện áp 10,5 kV BU được chọn theo điều kiện: Sơ đồ nối dây và kiểu nối BU phải chọn phù hợp với nhiệm vụ của nó. Để cấp cho công tơ ta dùng hai BU một pha nối hình V/V _ để kiểm tra cách điện trên thanh góp 10,5 kV ta dùng loại máy biến điện áp 3 pha 5 trụ λ0/ λ0/Δ Điều kiện Uđm BU ≥ Umạng - Cấp chính xác: chọn phù hợp với nhiệm vụ của BU Công suất định mức tổng phụ tải nối vào biến điện áp S2 bé hơn hay bằng công suất định mức của biến điện áp với cấp chính xác đã chọn: Sđm BU ≥ S2. - Chọn dây dẫn nối giữa BU và các dụng cụ đo: Tiết diện dây dẫn được chọn sao cho tổn thất điện áp không quá 0,5% Uđm thứ cấp khi có công tơ và 3% khi không có công tơ. Căn cứ vào các điều kiện trên và sơ đồ bố trí thiết bị đo lường ta chọn BU cho cấp điện áp 10,5 kV như sau: Dụng cụ đo phía thứ cấp là công tơ nên dùng hai biến điện áp một pha nối hình V/V. Uđm =10,5 kV ; Cấp chính xác 0,5 Phụ tải của BU cần phải phân bố đồng đều cho cả hai biến điện áp theo bảng sau: Ký hiệu Phụ tải BU pha AB Phụ tải BU pha BC W(P) VAR (Q) W(P) VAR (Q) Vôn kế B_2 7,2 Oát kế 341 1,8 1,8 Oát kế phản kháng 342/1 1,8 1,8 Oát kế tự ghi -33 8,3 8,3 Tần số kế -340 6,5 Công tơ -670 0,66 1,62 0,66 1,62 Công tơ phản kháng WT_672 0,66 1,62 0,66 1,62 Cộng 20,4 3,24 19,72 3,24 Biến điện áp AB; BC S 2AB = 22 24,34,20 + = 20,7 (VA) và cos ϕ = 7,20 4,20 = 0,98 Đồ án môn học nhà máy điện - 73 - S 2BC = 22 24,372,19 + = 19,9 (VA) và cosϕ = 9,19 72,19 = 0,99 Vậy chọn BU một pha HOM_10, mỗi cái có công suất định mức 75 VA - Chọn dây dẫn nối từ BU đến các đồng hồ đo Xác định dòng điện trong các dây dẫn Ia = 100 7,20= ab ab U S = 0,207 (A) ; Ic = 100 9,19= bc bc U S = 0,199(A) - Để đơn giản ta coi Ia = Ic = 0,2 A; Cosϕab = Cosϕbc = 1 Như vậy dòng Ib = 3 Ia = 3 x 0,2 = 0,34 (A) Điện áp giáng trong dây a và b bằng: ΔU = (Ia + Ib)r = (I + I) F l.ρ - Để đơn giản ta bỏ qua góc bên pha giữa Ia và Ib, mặt khác ta lấy khoảng cách từ BU đến các đồng hồ đo điện là 60 m. Vì theo điều kiện thì ΔU% ≤ 5% nên ta có: (Ia + Ib). F l.ρ ≤ 5% ⇒ F ≥ 5,0 60.0175,0.)2,034,0( 5,0 l.)II( ba +=ρ+ =1,134 (mm2) Do đó chọn dây đồng có F = 1,5 (mm2) là thoả mãn. + Chọn BU cho cấp điện áp 110 và 220 (kV) Phụ tải phía thứ cấp của BU phía 110 và 220 kV thường là các cuộn dây điện áp của các dây đồng hồ vôn mét có tổng trở tương đối lớn nên công suất thường nhỏ, không cần tính toán phụ tải ⇒ dây dẫn thường chọn sao cho đảm bảo độ bền cơ học. Nhiệm vụ chính là để kiểm tra cách điện và đo lường điện áp nên thường chọn 3 BU một pha đấu λ0/ λ0/Δ.Căn cứ vào các nhận xét trên ta chọn BU: Loại BU Cấp điện áp (kV) Điện áp mức (kV) Công suất ứng Với CCX Công suất max VA Cuộn SC TC chính TC phụ 0,5 1 HKφ_110_58 110 66/ 3 0,1/ 3 0,1/3 400 600 2000 Đồ án môn học nhà máy điện - 74 - 5.5.2) Chọn máy biến dòng điện BI Máy biến dòng điện được chọn theo các điều kiện sau: Sơ đồ nối dây và kiểu máy: Sơ đồ nối dây tuỳ thuộc vào nhiệm vụ của biến dòng. Kiểu biến dòng phụ thuộc vào vị trí đặt BI. - Điện áp định mức: UđmBI ≥ Umạng - Dòng điện định mức UđmBI ≥ Ucb - Cấp chính xác chọn phù hợp với yêu cầu của dụng cụ đo - Phụ tải thứ cấp tương ứng với mỗi cấp chính xác biến dòng có một phụ tải định mức. Z2 = Zdc + Zdd ≤ ZđmBI Trong đó Zdc: tổng phụ tải các dụng cụ đo zdd: tổng trở của dây dẫn nối từ BI đến các dụng cụ đo • Chọn biến dòng cho cấp điện áp máy phát (10,5 kV) Từ sơ đồ nối dây các dụng cụ đo lường vào BI như hình vẽ ta xác định được phụ tải thứ cấp của BI ở các pha. Tên dụng cụ Kiểu Phụ tải (VA) A B C Am Pe mét 302 1 1 1 Oát kế tác dụng 341 5 0 5 Oát kế tác dụng tự ghi 33 10 0 10 Oát kế phản kháng 342/1 5 0 5 Công tơ tác dụng Công tơ phản kháng 670 2,5 2,5 5 0 2,5 2,5 Cộng 26 6 26 Phụ tải ở các pha A, B, C là: SA = 26 (VA) ; SB = 6 (VA) ; SC = 26 (VA) Như vậy phụ tải lớn nhất là ở pha A và C - Điện áp định mức của BI UđmBI ≥ UF = 10,5 kV - Dòng định mức của BI IđmBI ≥ Icb = 6,158 kA - Cấp chính xác 0,5 (vì trong mạch có công tơ) Căn cứ vào các tính toán trên ta chọn BI như sau loại TWΛ_20_1 có các thông số sau: HKφ_220_58 220 150/ 3 0,1/ 3 0,1 400 600 2000 Đồ án môn học nhà máy điện - 75 - Uđm = 20 kV Z2đm = 1,2 (Ω) Iđm sơ = 8000 A Cấp chính xác 0,5 Iđm thứ = 5 A • Chọn dây dẫn từ BI đến các phụ tải Lấy khoảng cách từ BI đến các phụ tải là L = 40 m. Vì các BI nối dây theo sơ đồ sao cho hoàn toàn chiều dài tính toán là Ltt = L = 40 m Tổng trở các dụng cụ đo mắc vào pha A hoặc pha C là Zdc = 22 2 max 5 26= dmthucapI S = 1,044(Ω) Để đảm bảo độ chính xác yêu cầu tổng phụ tải phía thứ cấp Z2 (tính cả dây dẫn) không được vượt quá phụ tải định mức của biến dòng nghĩa là: Z2 = Zdc + Zdd ≤ ZđmBI ⇒ Zdd = ZđmBI – Zdc ≈ rdd = S SL S ≥ 044,12,1 0175,040 − ×=− dcdmBI ZZ SL = 4,48 mm2 Chọn dây dẫn đồng có tiết diện 5 mm2 làm dây dẫn từ BI đến các dụng cụ đo.Máy biến dòng đã chọn không cần kiểm tra ổn định nhiệt vì có dòng định mức sơ cấp lớn hơn 1000A BI chọn cùng không cần kiểm tra ổn định động vì nó quyết định bởi điều kiện ổn định động của thanh dẫn mạch máy phát. Sơ đồ nối điện của BU và BI: - Chọn BI cho cấp 110 và 220 kV Theo điều kiện: Uđm ≥ Umạng ∼ UđmF = 10,5KV TΠWA 2.xHOM-10 b c a f VARhWh W VARWAAA C B A V Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào biến điện áp và biến dòng điện Đồ án môn học nhà máy điện - 76 - Iđm ≥ Icb Với điện áp 110 kV có Icb = 0,344 (kA) Với điện áp 220 kV có Icb =0,304 (kA) Vậy chọn loại BI có thông số sau: Thông số tt Loại BI Uđm kV Bội số ổn định động Bội số ổn định nhiệt Iđm (A) Cấp CX Phụ tải Ω Iiđđ KA Inh /tnh Uđm 110 220 Sơ Thứ TφH_110M 110 150 43,3/3 600 5 0,5 1,2 145 TφH_220+3T 220 75 60/1 600 5 0,5 1,2 54 20,4 5.6) Chọn máy cắt hợp bộ của phụ tải địa phương: Để chọn máy cắt hợp bộ của phụ tải địa phương ta tính dòng điện ngắn mạch tại điểm N8: I’’N8 = 44,0095,0 5,5 +=+ KHT cb XX I = 10,2 (kA). ixkN8 = 2 .Kxk..IN8 ”= 2 .1,91.10,2 = 27,55 (kA). Vậy dựa vào dòng điện làm việc cưỡng bức khi sự cố một kháng điện Icb=1,66(kA) và IN8”, ixkN8 ta chọn máy cắt có thông số như sau: Ta không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt đối với máy cắt có dòng điện định mức lớn hơn 1000A. Loại máy cắt Uđm (kV) Iđm (A) Icắt (kA) ilđđ (kA) HVF 12 2000 31,5 80 Đồ án môn học nhà máy điện - 77 - CHƯƠNG VI CHỌN SƠ ĐỒ VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG Điều kiện tự dùng là phần điện năng tiêu thụ trong nhà máy điện nhưng nó giữ vai trò rất quan trọng quyết định trực tiếp đến quá trình làm việc của nhà máy. Thành phần máy công tác của hệ thống tự dùng nhà máy điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại nhiên liệu công suất của tổ máy và nhà máy nói chung. Các máy công tác và các động cơ điện tương ứng của bất kỳ nhà máy nhiệt điện nào cũng có thể chia thành hai phần. + Những máy công tác đảm bảo sự làm việc của lò và tuốc bin của cá tổ máy. + Những máy phục vụ chung không liên quan trực tiếp đến lò hơi và tuốc bin nhưng lại cần cho sự làm việc của nhà máy. Trong nhà máy nhiệt điện phần lớn phụ tải của hệ thống tự dùng là các động cơ điện có công suất lớn 200 kW trở lên. Các động cơ này có thể làm việc kinh tế với cấp điện áp 6 kV. Các động cơ công suất nhỏ và thiết bị tiêu thụ điện năng khác có thể nối vào điện áp 380/220 V. Do sự phân bố phụ tải như vậy giữa lưới điện áp 6 kV và lưới điện áp 380/220 V thì sơ đồ cung cấp điện hợp lý là máy biến áp nối tiếp nghĩa là tất cả công suất được biến đổi từ điện áp của máy phát điện 10,5 kV đến điện áp lưới chính của hệ thống 6 kV.Tiếp theo một phần công suất nhỏ được biến từ điện áp 6kV xuống điện áp 380/220V.Như vậy cần phân biệt các máy biến áp bậc 1 với điện áp thấp là 6kV và máy biến áp bậc 2 (tỉ số biến áp là 6kV/0,4/0,23 kV) Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện một cách hợp lý phân đoạn hệ thống tự dùng phù hợp với sơ đồ nhiệt và điện của nhà máy. Trong sơ đồ này dùng 4 máy biến áp cấp một có điện áp 10,5/6 kV trong đó có một máy biến áp dự trữ có cùng công suất được nối vào mạch hạ áp của máy biến áp tự ngẫu liên lạc. Cấp tự dùng 380/220 (V) cùng bố trí 4 máy biến áp 6/0,4 KV trong đó có một máy biến áp dự trữ. 6.1) Chọn máy biến áp tự dùng cấp I. Các máy biến áp Btd1, Btd2, Btd3 là các máy biến áp cấp I chúng có nhiệm vụ nhận điện từ thanh góp 10,5 kV cung cấp cho các phụ tải tự dùng cấp điện áp 6 kV. Còn lại cung cấp tiếp cho phụ tải cấp điện áp 0,4 kV. Từ đó công suất của chúng cần phải chọn phù hợp với phụ tải cực đại của các động cơ ở cấp điện áp 6 kV và tổng công suất của các máy biến áp cấp II nối tiếp với nó. Đồ án môn học nhà máy điện - 78 - Điều kiện: Sđm ≥ n StdMax với Std max = 20 (MVA) Vậy công suất của máy biến áp tự dùng cấp I được chọn là: StdmBI ≥ 4 20 4 max =tdS = 5 (MVA) Tra bảng chọn loại: Loại Sđm(kVA ) Uđm cao (kV) Uđm hạ (kV) ΔP0 (kW) ΔPN (kW) UN% I0% TMHC_6300/10 ,5 6300 10,5 6,3 8 46,5 8 0,9 6.2) Chọn máy biến áp dự trữ cấp I. Công suất của máy biến áp dữ trữ cấp I được chọn phù hợp với chức năng của nó. Do nhà máy có thanh góp điện áp máy phát nên máy biến áp dự trữ chỉ làm chức năng thay thế cho 1 trong các máy biến áp trên sự cố.Vậy máy biến áp này được chọn cùng loại với máy biến áp cấp I trên hoặc có công suất SđmBdp = 1,5StdmBI. Điểm đấu phải bảo đảm lấy điện từ hệ thống về (hạ trên MC của máy biến áp liên lạc hoặc TBPP phía trung hay phía cao). SđmBdp=1,5 xStdmBI= 1,5x6=9 (MVA) Ta có thể chọn loại máy sau: Loại Sđm(kV A) Uđmcao (kV) Uđmhạ (kV) ΔP0 (kW) ΔPN (kW) UN% I0% TдHC_10000/10 ,5 10000 10,5 6,3 12,3 85 14 0,8 6.3) Chọn máy biến áp tự dùng cấp II. Các máy biến áp tự dùng cấp II dùng để cung cấp cho các phụ tải cấp điện áp 380/220V và chiếu sáng. Công suất của các loại phụ tải này thường nhỏ nên công suất máy biến áp thường được chọn là loại có công suất từ 630÷ 1000 kVA loại lớn hơn thường không được chấp nhận vì giá thành lớn dòng ngắn mạch phía thứ cấp lớn. Không nhất thiết mỗi lò 1 phân đoạn riêng (1 máy biến áp riêng). Số phân đoạn được chọn trên cơ sở: + Chọn công suất ≤ 1000 kVA +Std0,4kV ≥ (10 ÷ 15)% Stdmax Số phân đoạn n2= 3 1 20.15,0 1 4,0 ==td kVS .Vậy ta chọn 4 máy 750 kVA. +Dự phòng lạnh chọn máy 1000 kVA. Đồ án môn học nhà máy điện - 79 - Tra bảng chọn loại máy biến áp do ABB sản xuất. Sđm kVA Uđm cao kV Uđm hạ kV ΔP0 kW ΔPN kW Un% I0% 750 6,3 0,4 1,75 13 5 2 Dự phòng nóng: Kqtsc(n2-1).SđmBII=1,4x3x1=4,2MVA>3 MVA (Std0,4kV). Như vậy thoả mãn dự phòng nóng. 6.4)Chọn máy cắt phía mạch 6,3 kV. Tính toán dòng ngắn mạch tại thanh góp phân đoạn 6 kV để chọn máy cắt Theo kết quả tính ngắn mạch ở chương trước ta có: I’’N6 = 57,856 (kA). Vậy điện kháng của hệ thống tính đến điểm ngắn mạch N6 là: XHT = 856,57 5,5 '' 6 = N cb I I = 0,095 Điện kháng của máy biến áp cấp 1 Xtd1 = 3,6 100 100 8 100 % ×=× dmB cbn S SU = 1,269 ⇒XΣ = XHTΣ + Xtd1 = 0,095 + 1,269 = 1,364 Dòng ngắn mạch siêu quá độ thành phần chu kỳ tại N9 là I’’N9 = ∑X Icb = 364,13,63 100 xx = 6,718 kA IxkN9 = 99,12 xkNxIx = 18,05 kA Căn cứ vào dòng ngắn mạch tại N9 ta chọn loại máy cắt 3AF 104-4 có các thông số kỹ thuật: Loại máy cắt Uđm kV Iđm A Icđm kA Ilđđ kA 3AF 104-4 7,2 630 25 63 XHT EHT Xtd1 N6 N9 Đồ án môn học nhà máy điện - 80 - TÀI LIỆU THAM KHẢO 1).Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp- Phần điện-PGS.Nguyễn Hữu Khái-NXBKHKT. 2). Ngắn mạch và đứt dây trong hệ thống điện-PGS.Phạm Văn Hoà- NXBKHKT. 3).Giáo trình kĩ thuật điện cao áp-Võ Viết Đạn-Khoa Đại Học Tại Chức. 4).Bảo vệ các hệ thống điện –VS.GS.TSKH Trần Đình Long-NXBKHKT. 5).Phần điện nhà máy điện và trạm biến áp –Trịnh Hùng Thám,Đào Kim Hoa, Nguyễn Hữu Khái,Lã Văn Út, Phạm Văn Hoà, Đào Quang Thạch- NXBKHKT. 6).Phần điện nhà máy điện và trạm biến áp – PGS.Phạm Văn Hoà- NXBKHKT. 7).Ngắn mạch trong hệ thống điện –Lã Văn út, NXBKHKT.